Ακριβώς όπως ένα αστέρι της κύριας ακολουθίας χαμηλής μάζας εξαντλείται από το καύσιμο στον πυρήνα του, πραγματικά γίνεται πιο φωτεινό πώς είναι αυτό δυνατό;
Γιατί ένα αστέρι χαμηλής μάζας γίνεται πιο φωτεινό όταν τελειώνει από καύσιμο:
1. καύση υδρογόνου και συστολή πυρήνα: Κατά τη διάρκεια της κύριας ακολουθίας ζωής του, ένα αστέρι χαμηλής μάζας όπως ο ήλιος μας συγχωνεύει το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα του. Αυτή η διαδικασία σύντηξης δημιουργεί εξωτερική πίεση που εξισορροπεί την εσωτερική δύναμη της βαρύτητας, διατηρώντας το αστέρι σταθερό. Όταν το καύσιμο υδρογόνου στον πυρήνα τελειώσει, ο πυρήνας αρχίζει να συρρικνώνεται κάτω από τη δική του βαρύτητα.
2. καύση κελύφους και αυξημένη φωτεινότητα: Καθώς ο πυρήνας συμβάλλει, θερμαίνεται. Αυτή η θερμότητα ενεργοποιεί τη σύντηξη υδρογόνου σε ένα κέλυφος που περιβάλλει τον πυρήνα. Η σύντηξη σε αυτό το κέλυφος παράγει μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από την προηγούμενη σύντηξη του πυρήνα. Αυτή η αυξημένη παραγωγή ενέργειας προκαλεί την επέκταση των εξωτερικών στρωμάτων του αστεριού και να γίνει πιο δροσερή. Το αστέρι γίνεται κόκκινος γίγαντας.
3. Κόκκινη γιγαντιαία φάση: Η κόκκινη γιγαντιαία φάση χαρακτηρίζεται από μια μεγαλύτερη επιφάνεια και μια πιο δροσερή θερμοκρασία. Αν και το αστέρι είναι πιο δροσερό, η αυξημένη επιφάνεια σημαίνει ότι ακτινοβολεί περισσότερη ενέργεια συνολικά, με αποτέλεσμα την αυξημένη φωτεινότητα. Το αστέρι φαίνεται φωτεινότερο παρά τη χαμηλότερη θερμοκρασία επιφάνειας.
Σκεφτείτε με αυτόν τον τρόπο:
Φανταστείτε μια μικρή φωτιά σε τζάκι. Όταν καταναλώνεται τα καυσόξυλα, η φωτιά γίνεται μικρότερη και λιγότερο φωτεινή. Τώρα φανταστείτε μια μεγάλη φωτιά. Αν και οι φλόγες μπορεί να είναι λιγότερο έντονες από τη μικρή φωτιά, η πυρκαγιά εκπέμπει σημαντικά μεγαλύτερη ποσότητα φωτός και θερμότητας λόγω του μεγέθους της. Ο κόκκινος γίγαντας είναι σαν την πυρκαγιά - η επιφάνεια του είναι πολύ μεγαλύτερη, και παρόλο που είναι πιο δροσερό, εκπέμπει περισσότερο φως συνολικά.
Συνοπτικά: Η αυξημένη φωτεινότητα ενός αστέρι χαμηλής μάζας όταν τελειώνει από το καύσιμο είναι αποτέλεσμα των ακόλουθων:
* Σύάση πυρήνα: Ο πυρήνας συμβάλλει και θερμαίνεται, προκαλώντας σύντηξη σε ένα κέλυφος που περιβάλλει τον πυρήνα.
* καύση κελύφους: Η καύση του κελύφους παράγει περισσότερη ενέργεια από την προηγούμενη καύση του πυρήνα.
* επέκταση και ψύξη: Η αυξημένη παραγωγή ενέργειας αναγκάζει τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού να επεκταθούν και να δροσιστούν, καθιστώντας το κόκκινο γίγαντα.
* Αυξημένη φωτεινότητα: Αν και η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι χαμηλότερη, η μεγαλύτερη επιφάνεια οδηγεί σε υψηλότερη συνολική παραγωγή ενέργειας, καθιστώντας το αστέρι φωτεινότερο.
Είναι ένα συναρπαστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο τα αστέρια εξελίσσονται και πόσο φαινομενικά αντιφατικές διαδικασίες μπορούν να οδηγήσουν σε απροσδόκητα αποτελέσματα.
